In recent years, the electronic chip is continuously developing in turning high performance. This trend urges the heat sink of electronic chip to become gradually important, and then that will develop many type of heat sink, which is water-cooling system. Therefore, the purpose of this paper is designing a high efficiency water-cooling element (WCE). The present study mainly aims at three points to bring up: (1) The different type chamber make use of the CFD package software FLUENT to study the pressure drop, velocity field and turbulent intensity deposition. (2) The different plank thickness, thermal conductivity and convection heat transfer coefficient use finite difference method to solve heat diffusion equation, and to confer thermal resistance value. (3) Then, machined this designed WCE and then measured its thermal resistance value. The results show: (1) The pressure drop main effect parameter is inlet velocity. (2) The thermal resistance value main effect parameter is convection heat transfer coefficient. (3) The plank thickness is inverse proportion relation with thermal resistance value. (4) The surface temperature range and mean surface temperature should become reference index in heat sink developmental process. (5) The cooling performance of Type D WCE is optimum in this paper. (6) The design is cross groove on convection surface, which should reduce thermal resistance value.

We have demonstrated a flexible optical waveguide film with integrated VCSEL and PIN photodiode arrays for the fully embedded board level optical interconnection system. One of the most critical issues in the fully embedded board level optical interconnection system is the signal beam coupling between the guided-wave structure and the aperture of VCSEL (or PIN photodiode). The coupling efficiencies of spherical mirrors are calculated as a function of mirror radius. The optimum mirror radius ranges which are compatible with the fully embedded board level optical interconnection system are theoretically verified. The thermal characteristics of a thin film VCSEL are studied both theoretically and experimentally. The thermal resistances of VCSEL with variable thickness, ranging from 10 [mu]m to 200 [mu]m, have been determined by measuring the output wavelength shift as a function of the dissipated power. The thermal simulation results agree reasonably well with experimentally measured data. From the thermal management point of view, a thinned VCSEL has an exclusive advantage due to the reduction of the thermal resistance. The thermal resistance of 10 [mu]m thick VCSEL is 40 % lower than that of 200 [mu]m thick VCSEL. The theoretical analysis of thermal via effects is performed to determine optimized thickness ranges of thin film VCSEL for the fully embedded structure. Thermal resistance of the fully embedded thin film VCSEL with closed and open thermal via structures are also evaluated with the suitable VCSEL thickness reported. The high-performance computing system is demonstrated using a 16-channel optical backplane using thin film volume holographic gratings. The optical backplane contains TO-46-Can-packaged VCSELs and photodiodes as an optical transmitter and receiver, respectively. Optical packaging plates are fabricated for 4 X 8 array packaging for 16-VCSELs and 16-Photodiodes. Packaging issues including crosstalk and alignment tolerance are studied to design a low cost optical packaging scheme. Thin film volume hologram grating is fabricated on glass substrate to redirect light beams. An individual single channel performs at a 100 MHz data transfer rate. The high-performance computing system using 16-channel optical backplane is demonstrated at a 1.6 Gbps data transmission. / text

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A mathematical model is developed to study the coupled heat and moisture transfer through a fabric system that consists of a single layer of fabric and an air gap. Properties of air and moisture are sensitive to temperature and hence are assumed to be functions of local temperature. Therefore the model is applicable to a broad range of boundary conditions. A numerical scheme is proposed to solve the distributions of temperature and moisture concentration throughout the layers, from which the thermal and evaporative resistances of the fabric system can be evaluated. Experiments are conducted for two particular fabrics using a sweating guarded hotplate, and the data show good agreement with the model predictions. Using this model, the effects of parameters in environmental conditions, air gap and material properties on the thermal and evaporative resistances are studied. This work provides fundamental basis for the optimization of garment fit and material properties to achieve good performance for the clothing system.

No período de 1999 a 2002, uma linhagem de Salmonella Enteritidis esteve envolvida em mais de 90% das salmoneloses ocorridas no RS. Este trabalho teve por objetivo avaliar a cinética de crescimento, a resistência ácida e a resistência térmica dessa linhagem e compará-la com S. Typhimurium e S. Bredeney não envolvidas em surtos alimentares, porém isoladas na mesma região. Em uma primeira etapa, a cinética de crescimento foi avaliada semeando-se cada sorovar em caldo nutriente (CN) e em salada de batata com maionese caseira (SMC), os quais foram mantidos a 30°C e 9,5°C. Em CN, a cinética de crescimento a 30°C foi semelhante para todos os sorovares, porém, em SMC a S. Enteritidis apresentou maior quantidade de células nas primeiras 6 horas de crescimento, sendo que somente depois de 12 horas todos os sorovares atingiram quantidades semelhantes de células. Em CN e em SMC, na temperatura de 9,5°C, não foi detectado crescimento de nenhum dos sorovares de Salmonella durante as primeiras 24 horas, sugerindo que essa temperatura foi suficiente para controlar a multiplicação desses microrganismos. Em uma segunda etapa, avaliou-se a resistência ácida e térmica dos diferentes sorovares de Salmonella. Para tanto, os três sorovares foram inoculados separadamente em CN e CN enriquecido com 1% de glicose (CNG), este último utilizado para produção de culturas ácido-adaptadas. Em seguida, os microrganismos foram submetidos a diferentes pH (3,5; 4,0 e 4,5) e temperaturas (52, 56 e 60ºC). Os resultados demonstraram que a S. Bredeney apresentou maior resistência para os pH 3,5 e 4,0, porém a S. Enteritidis demonstrou maior capacidade de adaptação ácida do que S. Typhimurium e S. Bredeney. Em pH 4,5 todos os sorovares, tanto não adaptados quanto ácido-adaptados, mantiveram a mesma quantidade de células viáveis durante 300 minutos. Quando expostas a 52ºC, S. Bredeney apresentou maior resistência, entretanto somente a S. Enteritidis foi protegida com a adaptação ácida. Para 56 e 60ºC, a S. Enteritidis, não adaptada e ácido-adaptada, apresentou maior resistência. A análise por SDS-PAGE demonstrou diferenças no perfil protéico de células não adaptadas e ácidoadaptadas para todos os sorovares testados. Com base nestes resultados, a capacidade de multiplicação mais rápida nas primeiras horas de cultivo em SMC, a maior capacidade de adaptação ácida e a maior resistência térmica demonstradas pela S. Enteritidis podem estar relacionadas ao freqüente envolvimento desse sorovar nas salmoneloses do RS. / During the period of 1999 to 2002, a strain of Salmonella Enteritidis was involved in more than 90 % of foodborne salmonellosis occurred in Rio Grande do Sul (RS) State. This work aimed to evaluate the growth kinetics, and the acid and the thermal resistance of this strain, comparing with S. Typhimurium and S. Bredeney, which were not involved in foodborne outbreaks, but were isolated in the same region. In the first stage of this study, the growth kinetics was assessed. Each serovar was inoculated separately in nutrient broth (CN) and in potato salad prepared with homemade mayonnaise (SMC), and then incubated at 30 ºC and 9.5 ºC. In CN, at 30 ºC, similar growing characteristics were found for all serovars, however in SMC S. Enteritidis demonstrated higher counts at the first 6 hours. Only after 12 hours of incubation, all serovars reached similar counts. In CN and in SMC, at 9.5 ºC, during the first 24 hours, there was no detectable growth of any Salmonella serovar, suggesting that such temperature was adequate to control the multiplication of tested Salmonella serovars. In the second stage of the study, the acid and the thermal resistances of Salmonella serovars were evaluated. The three serovars were cultivated separately in Nutrient Broth and Nutrient Broth supplemented with 1 % glucose (NBG). The latter medium was used to induce acid-adapted cells. Then, the three serovars were exposed to different pH (3.5, 4.0, and 4.5) and temperatures (52, 56, and 60 ºC). Results indicated that S. Bredeney presented higher resistance to pH 3.5 and 4.0, but S. Enteritidis presented a better capacity of acid adaptation than S. Typhimurium and S. Bredeney. At pH 4.5, all serovars demonstrated a similar behavior, remaining at same levels of viable cells until 300 minutes. At 52 ºC, S. Bredeney presented greater survivor rates, however acid adaptation protected only S. Enteritidis. At 56 ºC and 60 ºC, non-adapted and acidadapted S. Enteritidis were more thermally resistant than other serovars tested. SDS-PAGE analysis demonstrated differences in protein profile of non-adapted and acid-adapted cells of all serovars. The capacity of rapid multiplication in the first hours of cultivation, the greater acid adaptation and thermal resistance presented by S. Enteritidis, may be related to the frequent involvement of this strain in salmonellosis cases in the RS.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre o desempenho de trocadores de calor com microcanais. Primeiramente, para a verificação da ferramenta numérica, uma comparação com um estudo experimental conhecido é realizado. Em seguida, aperfeiçoamentos disponíveis na literatura são testados e comparados. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF). O resultado numérico da resistência térmica do dissipador do estudo experimental em que a primeira parte desse trabalho foi baseada ficou em 0,097 °C/W (com uma temperatura máxima de 373 K), enquanto o resultado experimental ficou em 0,090 °C/W, o que representa uma diferença de 7,2 %. São realizados aperfeiçoamentos integrando o trocador de calor a um sistema de refrigeração. Isso reduz a temperatura de entrada e, consequentemente, a temperatura máxima encontrada no sistema (350 K para uma mesma potência dissipada) não havendo mudança na resistência térmica, porém trazendo um ganho em confiabilidade. São apresentadas mudanças na geometria do dissipador diminuindo a área de entrada, com uma sensível piora nos resultados da resistência térmica, fazendo com que a resistência aumentasse de 0,097 °C/W para o canal original para 0,272 °C/W para o canal com menor altura. Apresenta-se um trocador de calor cujos microcanais em suas dimensões longitudinais possuem ondulações, porém os efeitos esperados de melhor mistura e maior área de contato para o fluxo de calor não foram observados para as condições de contorno do experimento original; a resistência térmica calculada foi de 0,102 °C/W. A última análise apresenta uma idealização onde o fluxo de calor é distribuído uniformemente no volume de silício, encontrando-se uma resistência térmica de 0,084 °C/W. / This paper presents a numerical study on the performance of heatsinks with microchannels. For the validation of the numerical tool, a comparison with a known experimental study is carried out, then improvements available in the literature on the subject are tested and compared. The numerical simulations are performed with the Fluent software using the Finite Volumes Method (MVF). The numerical result of the thermal resistance of the heatsink from the experimental study which the first part of this paper is based was 0.097 °C/W, whereas the experimental result was 0.090 °C/W (with a maximum temperature of 373 K), representing a difference of 7.2%. An improvement is performed by integrating the heatsink to a HVAC (Heating, ventilation and air conditioning) system, which lowers the inlet temperature and consequently lowers the highest temperature found in the system (350 K for the same dissipated power) without changing the thermal resistance, but providing gains in reliability. Changes in the heatsink geometry are presented by decreasing the inlet area, with a significant worsening in the thermal resistance results, causing the resistance to vary from 0.097 °C/W for the original channel to 0.272 °C/W for the channel that has the lowest height. A heatsink whose microchannels have waves in their longitudinal dimensions is shown, but the expected effects of better mixing and greater contact area for the heat flux were not observed for the boundary conditions of the original experiment, the calculated thermal resistance was of 0.102 °C/W. The last analysis presents an idealization where the heat flux is evenly distributed in the silicon volume, with a thermal resistance of 0.084 °C/W.

No período de 1999 a 2002, uma linhagem de Salmonella Enteritidis esteve envolvida em mais de 90% das salmoneloses ocorridas no RS. Este trabalho teve por objetivo avaliar a cinética de crescimento, a resistência ácida e a resistência térmica dessa linhagem e compará-la com S. Typhimurium e S. Bredeney não envolvidas em surtos alimentares, porém isoladas na mesma região. Em uma primeira etapa, a cinética de crescimento foi avaliada semeando-se cada sorovar em caldo nutriente (CN) e em salada de batata com maionese caseira (SMC), os quais foram mantidos a 30°C e 9,5°C. Em CN, a cinética de crescimento a 30°C foi semelhante para todos os sorovares, porém, em SMC a S. Enteritidis apresentou maior quantidade de células nas primeiras 6 horas de crescimento, sendo que somente depois de 12 horas todos os sorovares atingiram quantidades semelhantes de células. Em CN e em SMC, na temperatura de 9,5°C, não foi detectado crescimento de nenhum dos sorovares de Salmonella durante as primeiras 24 horas, sugerindo que essa temperatura foi suficiente para controlar a multiplicação desses microrganismos. Em uma segunda etapa, avaliou-se a resistência ácida e térmica dos diferentes sorovares de Salmonella. Para tanto, os três sorovares foram inoculados separadamente em CN e CN enriquecido com 1% de glicose (CNG), este último utilizado para produção de culturas ácido-adaptadas. Em seguida, os microrganismos foram submetidos a diferentes pH (3,5; 4,0 e 4,5) e temperaturas (52, 56 e 60ºC). Os resultados demonstraram que a S. Bredeney apresentou maior resistência para os pH 3,5 e 4,0, porém a S. Enteritidis demonstrou maior capacidade de adaptação ácida do que S. Typhimurium e S. Bredeney. Em pH 4,5 todos os sorovares, tanto não adaptados quanto ácido-adaptados, mantiveram a mesma quantidade de células viáveis durante 300 minutos. Quando expostas a 52ºC, S. Bredeney apresentou maior resistência, entretanto somente a S. Enteritidis foi protegida com a adaptação ácida. Para 56 e 60ºC, a S. Enteritidis, não adaptada e ácido-adaptada, apresentou maior resistência. A análise por SDS-PAGE demonstrou diferenças no perfil protéico de células não adaptadas e ácidoadaptadas para todos os sorovares testados. Com base nestes resultados, a capacidade de multiplicação mais rápida nas primeiras horas de cultivo em SMC, a maior capacidade de adaptação ácida e a maior resistência térmica demonstradas pela S. Enteritidis podem estar relacionadas ao freqüente envolvimento desse sorovar nas salmoneloses do RS. / During the period of 1999 to 2002, a strain of Salmonella Enteritidis was involved in more than 90 % of foodborne salmonellosis occurred in Rio Grande do Sul (RS) State. This work aimed to evaluate the growth kinetics, and the acid and the thermal resistance of this strain, comparing with S. Typhimurium and S. Bredeney, which were not involved in foodborne outbreaks, but were isolated in the same region. In the first stage of this study, the growth kinetics was assessed. Each serovar was inoculated separately in nutrient broth (CN) and in potato salad prepared with homemade mayonnaise (SMC), and then incubated at 30 ºC and 9.5 ºC. In CN, at 30 ºC, similar growing characteristics were found for all serovars, however in SMC S. Enteritidis demonstrated higher counts at the first 6 hours. Only after 12 hours of incubation, all serovars reached similar counts. In CN and in SMC, at 9.5 ºC, during the first 24 hours, there was no detectable growth of any Salmonella serovar, suggesting that such temperature was adequate to control the multiplication of tested Salmonella serovars. In the second stage of the study, the acid and the thermal resistances of Salmonella serovars were evaluated. The three serovars were cultivated separately in Nutrient Broth and Nutrient Broth supplemented with 1 % glucose (NBG). The latter medium was used to induce acid-adapted cells. Then, the three serovars were exposed to different pH (3.5, 4.0, and 4.5) and temperatures (52, 56, and 60 ºC). Results indicated that S. Bredeney presented higher resistance to pH 3.5 and 4.0, but S. Enteritidis presented a better capacity of acid adaptation than S. Typhimurium and S. Bredeney. At pH 4.5, all serovars demonstrated a similar behavior, remaining at same levels of viable cells until 300 minutes. At 52 ºC, S. Bredeney presented greater survivor rates, however acid adaptation protected only S. Enteritidis. At 56 ºC and 60 ºC, non-adapted and acidadapted S. Enteritidis were more thermally resistant than other serovars tested. SDS-PAGE analysis demonstrated differences in protein profile of non-adapted and acid-adapted cells of all serovars. The capacity of rapid multiplication in the first hours of cultivation, the greater acid adaptation and thermal resistance presented by S. Enteritidis, may be related to the frequent involvement of this strain in salmonellosis cases in the RS.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre o desempenho de trocadores de calor com microcanais. Primeiramente, para a verificação da ferramenta numérica, uma comparação com um estudo experimental conhecido é realizado. Em seguida, aperfeiçoamentos disponíveis na literatura são testados e comparados. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF). O resultado numérico da resistência térmica do dissipador do estudo experimental em que a primeira parte desse trabalho foi baseada ficou em 0,097 °C/W (com uma temperatura máxima de 373 K), enquanto o resultado experimental ficou em 0,090 °C/W, o que representa uma diferença de 7,2 %. São realizados aperfeiçoamentos integrando o trocador de calor a um sistema de refrigeração. Isso reduz a temperatura de entrada e, consequentemente, a temperatura máxima encontrada no sistema (350 K para uma mesma potência dissipada) não havendo mudança na resistência térmica, porém trazendo um ganho em confiabilidade. São apresentadas mudanças na geometria do dissipador diminuindo a área de entrada, com uma sensível piora nos resultados da resistência térmica, fazendo com que a resistência aumentasse de 0,097 °C/W para o canal original para 0,272 °C/W para o canal com menor altura. Apresenta-se um trocador de calor cujos microcanais em suas dimensões longitudinais possuem ondulações, porém os efeitos esperados de melhor mistura e maior área de contato para o fluxo de calor não foram observados para as condições de contorno do experimento original; a resistência térmica calculada foi de 0,102 °C/W. A última análise apresenta uma idealização onde o fluxo de calor é distribuído uniformemente no volume de silício, encontrando-se uma resistência térmica de 0,084 °C/W. / This paper presents a numerical study on the performance of heatsinks with microchannels. For the validation of the numerical tool, a comparison with a known experimental study is carried out, then improvements available in the literature on the subject are tested and compared. The numerical simulations are performed with the Fluent software using the Finite Volumes Method (MVF). The numerical result of the thermal resistance of the heatsink from the experimental study which the first part of this paper is based was 0.097 °C/W, whereas the experimental result was 0.090 °C/W (with a maximum temperature of 373 K), representing a difference of 7.2%. An improvement is performed by integrating the heatsink to a HVAC (Heating, ventilation and air conditioning) system, which lowers the inlet temperature and consequently lowers the highest temperature found in the system (350 K for the same dissipated power) without changing the thermal resistance, but providing gains in reliability. Changes in the heatsink geometry are presented by decreasing the inlet area, with a significant worsening in the thermal resistance results, causing the resistance to vary from 0.097 °C/W for the original channel to 0.272 °C/W for the channel that has the lowest height. A heatsink whose microchannels have waves in their longitudinal dimensions is shown, but the expected effects of better mixing and greater contact area for the heat flux were not observed for the boundary conditions of the original experiment, the calculated thermal resistance was of 0.102 °C/W. The last analysis presents an idealization where the heat flux is evenly distributed in the silicon volume, with a thermal resistance of 0.084 °C/W.

Sebastian Zetterström, Master of Science in energy systems, Mälardalens University in Västerås. Abstract of Master’s thesis, submitted 16th of August. Evaluation of a suction pyrometer by heat and mass transfer methods. The aim of the thesis is to evaluate the cooling of a specific suction pyrometer which is designed by Jan Skvaril, doctorate at Mälardalens University. First part is explained how the balances and correlations are performed before being implemented in MATLAB, after this  a ANSYS Fluent model is constructed and explained, which is used for the comparison of results. The cooling is performed by using water at an inlet temperature of 10°C and an assumed flue gas temperature of 810°C. Sensitivity analysis are performed to test the stability of the models which yield good results for stability, done by adjusting both flue gas temperature and inlet cooling water temperature which are as well presented for observation. From doing further MATLAB sensitivity analysis which show that the model still performs well and is stable. The resulting cooling water is heated to approximately 24, 8°C and the flue gas is cooled to 22, 4°C, in ANSYS Fluent the answer differs approximately 2°C and results in 20, 4°C which can be considered by looking at the flue gas inlet temperature of 810°C that this can be deemed an insignificant change and can therefore conclude that the comparison between the two platforms match each other good and that calculations can be considered accurate. Keywords:  Suction pyrometer, cooling, heat transfer, thermal resistance network, MATLAB, ANSYS Fluent, simulation

O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre o desempenho de trocadores de calor com microcanais. Primeiramente, para a verificação da ferramenta numérica, uma comparação com um estudo experimental conhecido é realizado. Em seguida, aperfeiçoamentos disponíveis na literatura são testados e comparados. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF). O resultado numérico da resistência térmica do dissipador do estudo experimental em que a primeira parte desse trabalho foi baseada ficou em 0,097 °C/W (com uma temperatura máxima de 373 K), enquanto o resultado experimental ficou em 0,090 °C/W, o que representa uma diferença de 7,2 %. São realizados aperfeiçoamentos integrando o trocador de calor a um sistema de refrigeração. Isso reduz a temperatura de entrada e, consequentemente, a temperatura máxima encontrada no sistema (350 K para uma mesma potência dissipada) não havendo mudança na resistência térmica, porém trazendo um ganho em confiabilidade. São apresentadas mudanças na geometria do dissipador diminuindo a área de entrada, com uma sensível piora nos resultados da resistência térmica, fazendo com que a resistência aumentasse de 0,097 °C/W para o canal original para 0,272 °C/W para o canal com menor altura. Apresenta-se um trocador de calor cujos microcanais em suas dimensões longitudinais possuem ondulações, porém os efeitos esperados de melhor mistura e maior área de contato para o fluxo de calor não foram observados para as condições de contorno do experimento original; a resistência térmica calculada foi de 0,102 °C/W. A última análise apresenta uma idealização onde o fluxo de calor é distribuído uniformemente no volume de silício, encontrando-se uma resistência térmica de 0,084 °C/W. / This paper presents a numerical study on the performance of heatsinks with microchannels. For the validation of the numerical tool, a comparison with a known experimental study is carried out, then improvements available in the literature on the subject are tested and compared. The numerical simulations are performed with the Fluent software using the Finite Volumes Method (MVF). The numerical result of the thermal resistance of the heatsink from the experimental study which the first part of this paper is based was 0.097 °C/W, whereas the experimental result was 0.090 °C/W (with a maximum temperature of 373 K), representing a difference of 7.2%. An improvement is performed by integrating the heatsink to a HVAC (Heating, ventilation and air conditioning) system, which lowers the inlet temperature and consequently lowers the highest temperature found in the system (350 K for the same dissipated power) without changing the thermal resistance, but providing gains in reliability. Changes in the heatsink geometry are presented by decreasing the inlet area, with a significant worsening in the thermal resistance results, causing the resistance to vary from 0.097 °C/W for the original channel to 0.272 °C/W for the channel that has the lowest height. A heatsink whose microchannels have waves in their longitudinal dimensions is shown, but the expected effects of better mixing and greater contact area for the heat flux were not observed for the boundary conditions of the original experiment, the calculated thermal resistance was of 0.102 °C/W. The last analysis presents an idealization where the heat flux is evenly distributed in the silicon volume, with a thermal resistance of 0.084 °C/W.